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什么是上下文管理器？
在任何一门编程语言中， 文件的输入输出、 数据库的连接断开等， 都是很常见的资源管理操作。但资源都是有限的， 在写程序时， 我们必须保证这些资源在使用过后得到释放， 不然就容易造成资源泄露。
下面这一段代码：
for x in range(10000000):
f = open('test.txt', 'w')
f.write('hello')
共打开了 10000000 个文件， 但是用完以后都没有关闭它们，这就是一个典型的资源泄露的例子。
为了解决这个问题， 不同的编程语言都引入了不同的机制。 在 Python 中， 对应的解决方式便是上下文管理器（context manager） 。
上下文管理器， 能够帮助你自动分配并且释放资源， 其中最典型的应用便是 with 语句。
上面代码的正确写法如下：
for x in range(10000000):
with open('test.txt', 'w') as f:
f.write('hello')
每次打开文件 “test.txt” ， 并写入 ‘hello’ 之后， 这个文件便会自动关闭， 相应的资源也可以得到释放， 防止资源泄露。
with 语句的代码， 也可以用下面的形式表示：
f = open('test.txt', 'w')
try:
f.write('hello')
finally:
f.close()
另外一个典型的例子， 是 Python 中的 threading.lock 类。
想要获取一个锁，执行相应的操作， 完成后再释放， 那么代码就可以写成下面这样：
some_lock = threading.Lock()
some_lock.acquire()
try:
...
finally:
some_lock.release()
对应的 with 语句:
some_lock = threading.Lock()
with somelock:
...
上下问管理器的实现
基于类的上下文管理器
自定义了一个上下文管理类 FileManager， 模拟 Python 的打开、 关闭文件操作：
class FileManager:
def __init__(self, name, mode):
print('calling __init__ method')
self.name = name
self.mode = mode
self.file = None
def __enter__(self):
print('calling __enter__ method')
self.file = open(self.name, self.mode)
return self.file
def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
print('calling __exit__ method')
if self.file:
self.file.close()
with FileManager('test.txt', 'w') as f:
print('ready to write to file')
f.write('hello world')
必须保证这个类包括方法 ”enter()” 和方法 “exit()” 。 其中， 方法 “enter()” 返回需要被管理的资源， 方法 “exit()” 里通常会存在一些释放、 清理资源的操作，
使用with 语句， 执行这个上下文管理器时：
with FileManager('test.txt', 'w') as f:
f.write('hello world')
下面这四步操作会依次发生：
- 方法 “init()” 被调用， 程序初始化对象 FileManager， 使得文件名（name）是 "test.txt" ， 文件模式 (mode) 是 'w' ；
- 方法 “enter()” 被调用， 文件 “test.txt” 以写入的模式被打开， 并且返回 FileManager对象赋予变量 f；
- 字符串 “hello world” 被写入文件 “test.txt” ；
- 方法 “exit()” 被调用， 负责关闭之前打开的文件流
方法 “exit()” 中的参数 “exc_type, exc_val, exc_tb” ， 分别表⽰exception_type、 exception_value 和 traceback。 当我们执行含有上下文管理器的 with 语句时， 如果有异常抛出， 异常的信息就会包含在这三个变量中， 传入方法 “exit()” 。
我们就可以在方法 “exit()”中添加相应的异常处理，例子如下：
class Foo:
def __init__(self):
print('__init__ called')
def __enter__(self):
print('__enter__ called')
return self
def __exit__(self, exc_type, exc_value, exc_tb):
print('__exit__ called')
if exc_type:
print(f'exc_type: {exc_type}')
print(f'exc_value: {exc_value}')
print(f'exc_traceback: {exc_tb}')
print('exception handled')
return True
with Foo() as obj:
raise Exception('exception raised').with_traceback(None)
基于生成器的上下文管理器
可以使用装饰器 contextlib.contextmanager， 来定义自己所需的基于生成器的上下文管理器， 用以支持with 语句。
前面的类上下文管理器 FileManager可以如下改写：
from contextlib import contextmanager
@contextmanager
def file_manager(name, mode):
try:
f = open(name, mode)
yield f
finally:
f.close()
with file_manager('test.txt', 'w') as f:
f.write('hello world')
函数 file_manager() 是一个生成器， 当我们执行 with 语句时， 便会打开文件， 并返回文件对象 f；当 with 语句执行完后， finally block 中的关闭文件操作便会执行。
不要忘记在方法 “exit()” 或者是 finally block 中释放资源
参考资料：
极客时间 Python核心技术与实战学习
Python核心技术与实战（极客时间）链接：
http://gk.link/a/103Sv
GitHub链接：
https://github.com/lichangke/LeetCode
个人Blog:
https://lichangke.github.io/
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